这里介绍的项目是一个模拟电容式接近传感器。该电路来自德州仪器 (TI 应用笔记。大多数传统电容式接近传感器产生“1”或“0”输出，该电路产生直流输出，...
IC 555 定时器用途和应用
接线图
2023年12月25日 18:15 214
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IC 555 的工作状态
555定时器的功能主要由两个比较器决定。它们的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。它还包含3个工作状态。
1. 非稳态建模
在此模式下，555 作为振荡器工作。这种工作状态的555芯片常用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制（PPM）等电路中。如果用热敏电阻作为定时电阻，555 IC可组成温度传感器，其输出信号的频率由温度决定。
2. 单稳态建模
这只是一个稳定的状态。在此模式下，555 功能是单个触发器。应用包括定时器、脉冲丢失检测、弹跳开关、轻触开关、分频器、电容测量、脉宽调制 （PWM） 等。
3. 双稳态建模
当DIS引脚空闲并且没有连接外部电容器时，555 IC的工作方式类似于RS触发器，可用于构成锁存开关。
555 集成电路应用
555 IC外接电阻、电容等元件可形成以下应用：
单稳态触发器，用于定时延迟整形和一些定时开关。
作为多谐振荡器，构成信号发生电路。
施密特触发器，用于TTL系统接口、整形电路或脉冲幅度判别等。
1）单稳态触发器，用于定时延迟整形和一些定时开关。
假设终输出稳定在低电平，虽然在外界条件的影响下，输出可以变成瞬态稳态，即输出暂时变为高电平，但终变为低电平。例如，单稳态特性可用于设计延迟关闭灯。假设关机后，不会立即关机，而是有一段延时时间，可以自行设置。
将555定时器与RC串联形成的延时组组合起来，可制成单稳态触发器。使用IN2作为触发信号输入端，K1模拟控制信号。默认情况下，IN2为高电平，按下K1后，IN2变为低电平。在Vcc和GND之间串联电阻R1？？和电容C1，电阻电容连接点连接到IN1和555内部晶体管的集电极。输出端用2个LED指示输出电平。电路。单稳态触发器如下：
555 单稳态触发器。
假设电路板安全上电后，按钮K1未被按下（IN2=Vcc）。此时555的输出不好判断，所以可以单独讨论。
假设555输出低电平。如果电容C1中存有电荷，会通过导通的三极管迅速释放，所以IN1=0《VH，IN2=Vcc》VL，根据参数功能表，555的输出将保持不变这次。所以这是一个稳定的状态。
假设555输出高电平。此时晶体管截止，Vcc通过电阻对电容充电。当电容IN1》VH时，可知IN2》VL，于是555输出低电平，三极管导通，回到之前的状态。因此，高电平是一种瞬态稳态，其持续时间是从电容开始充电到电压大于VH。
当没有触发信号时，555输出低电平状态稳定。若触发脉冲下降沿到达IN2，则IN2《VL，同时因IN1《VH，555输出高电平，三极管截止，成为瞬态稳态。经过一段时间后，就变成稳定状态。
充电时间。
输出信号中，高电平的持续时间是瞬态稳态以及电容器充电到VH所需的时间。这个时间可以根据RC充放电的关系计算出来，大约是时间常数的1.1倍。
2） 作为多谐振荡器，构成信号发生电路。
多谐振荡器是一种自由运行的振荡器。上电后，无需外部触发信号即可自动产生矩形脉冲。由于矩形波含有丰富的高次谐波分量，习惯上将矩形波振荡器称为多谐振荡器（有的资料中也称非稳态模式）。以前，矩形波发生电路是用施密特触发器实现的。由于555定时器可以用作施密特触发器，因此在此基础上用作多谐振荡器并不困难。在应用上，可以使用多谐振荡器来制作交替闪烁的双色灯。
首先将IN1和IN2连接在一起，先做一个施密特触发器。
然后，仍然使用电容器的电压作为输入信号，并想办法将电容器的电压保持在施密特触发器的两个阈值之间。将555的输出连接到电容，输出高电平时对电容充电，输出低电平时对电容放电。但在实际应用中，为了减轻555定时器的负担，采用Vcc对电容充电，通过放电管对电容进行放电。当三极管通过电阻连接到Vcc时，三极管的集电极（555定时器的7脚）的电平实际上与555的输出相同。
图 3. 555 多谐振荡器
接下来分析电容电压与555定时器输出的关系。电容器电压为Vi。首先分析Vi从0逐渐上升的过程：
1、Vi《VL《VH，Vc1=0，Vc2=1，OUT=1，晶体管截止，Vcc通过R1、R2对电容充电，Vi逐渐上升。
2、VL《Vi《VH，Vc1=0，Vc2=0，OUT不变，仍为1，电容继续充电，Vi继续上升。
3、VL《VH《Vi，Vc1=1，Vc2=1，OUT=0，晶体管导通，电容通过R2随着晶体管的导通放电，Vi逐渐减小。
4、VL《Vi《VH，Vc1=0，Vc2=0，OUT不变，但这次为0，电容继续放电，Vi继续减小。
5、Vi《VL《VH，Vc1=0，Vc2=1，OUT=1，返回状态1，重复。
从上面的分析可以看出，电容上的电压会在VH和VL之间反复振荡。555定时器的输出在电容器充电期间为高电平，在电容器放电期间为低电平。
电容充电时，电阻值为R1+R2。电容器放电时，电阻值为R2，充放电时间与电阻值成正比。因此，该电路的占空比始终大于50%。如果想要获得小于或等于50%的占空比，可以通过二极管的单向导电性使充电和放电走不同的路径。
充电时间T1与W1×C1成正比（忽略二极管的阻值，利用一阶RC电路的三元件法可以计算出T1= W1×C1×ln 2），放电时间T2与W1×C1成正比至W2×C1（T2=W2×C1×ln 2）。输出脉冲的占空比为： IC 555 定时器用途和应用
若W1=W2，则电路的占空比为50%。调整W1和W2的大小也可以改变电路的振荡周期。
将电路的输出端连接到 LED。当改变电路的占空比时，LED点亮的时间就会改变。由于人眼有持续视觉，如果电路的振荡频率很高，就可以做成亮度可调的LED灯。
3）施密特触发器，用于TTL系统接口、整形电路或脉冲幅度判别等。
施密特触发器对于输入信号有不同的阈值电压，有两种不同的变化方向：负减小和正增加。
将555定时器的2个输入端连接在一起作为新的输入端，得到施密特触发器。有时为了提高电路的稳定性，会在CONT上接一个滤波电容。不连接外部参考电压时，VH=2/3Vcc，VL=1/3Vcc。将输入信号设置为 Vi。下面是Vi从0逐渐增加的过程：
1、Vi《VL《VH，Vc1=0，Vc2=1，查表可知，OUT=1。
2. VL《Vi《VH，Vc1=0，Vc2=0，OUT 不变，仍为 1。
3. VL《VH《Vi，Vc1=1，Vc2=1，OUT=0。
此后Vi继续增加，输出不会变化，因此分析Vi从大于VH的过程。
4. VL《Vi《VH，Vc1=0，Vc2=0，OUT 不变，为0。
5. Vi《VL《VH，Vc1=0，Vc2=1，OUT=1。
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